從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法

2023-09-23 14:46:05 3

專利名稱：從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法
技術領域：
本發明涉及一種從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，具體的講是涉及一種溼法 磷酸生產的原料中低品位高鎂磷礦的預處理過程中採用化學方法脫出並回收磷礦中的鎂， 降低溼法磷酸及其下遊產品中鎂含量的方法。
背景技術：
鎂的存在對磷礦的加工特別是溼法加工會帶來一系列極為不利的影響。由於磷礦 中的鎂鹽在溼法磷酸生產中將全部溶解在磷酸溶液中，在溼法磷酸生產中，由於鎂全部進 入液相使磷酸中H+濃度大大降低，影響了磷礦的反應，為了保持一定的H +濃度，就必須提 高液相的硫酸根離子濃度，這樣就造成硫酸鈣結晶細小。同時，由於Mg2+的存在，硫酸鈣結 晶成長為細長的針狀結晶，這就使磷石膏分離時不僅過濾強度下降，洗滌效率也隨之降低， 磷收率也就降低。對於相同規模的生產裝置，其實際生產能力隨著磷礦含鎂量的增加而下 降。不僅如此，由於大量的鎂進入液相，生產出的磷酸含鎂量高，這也給磷酸的後續加工帶 來不利影響。比如，生產重鈣會引起二次磷礦分解率降低；生產磷銨則在磷酸濃縮時極易堵 塞系統，加大了系統清洗頻率，並使肥料的水溶磷和有效磷下降；生產磷酸鹽則由於鎂的存 在會降低其產品純度，或使磷酸淨化系統的負荷大大增加。對於脫出磷礦中包括鎂在內的雜質，目前國內外流行的選礦方法是物理選礦。所 謂物理選礦主要是利用不同物質在物理性能和比重上的差異，採用擦洗、重介質選取和正 反浮選等物理方法來使磷礦和雜質分離，達到富集磷礦的方法。但由於我國含鎂磷礦屬難 選的「膠磷礦」，碳酸鹽含量高，脈石礦物常以細微的鮞粒狀顆粒分散嵌布於其中，而且成本 較高，基建投資較大，生產費用也較高，廢水難以處理。因此，僅採用物理選礦的方法選礦， 其結果並不令人滿意。中國專利CN19M046A中公開了一種化學脫鎂的方法，其採用複合脫鎂劑將鎂從 磷礦中脫離出來，複合脫鎂劑為濃硫酸或者濃硫酸與乙二胺四乙酸鈉或氟矽酸或硝酸的混 合物，這樣的複合脫鎂劑雖然能將磷礦中的鎂脫離出來，但是由於複合脫鎂劑的酸性強，容 易導致磷礦中的磷反應後生成磷酸而造成磷損失，反應機理如下
Ca10F2 (PO4) 6+H2S04+ H2O — H3PO4+ CaSO4. 2H20 +HF。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種既可脫去中低品位高鎂磷礦中的大部 分鎂，還能減小磷礦中磷的損失的從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法。本發明的目的是這樣實現的，一種從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，包括以 下工藝步驟
(1)在含鎂的磷礦粉或磷礦漿中加水配成質量濃度為25-35%的漿液，升溫至5(T60°C， 攪拌下向上述漿液中加入脫鎂劑，並保持PH值為2. 0-4. 0、溫度5(T60°C，攪拌反應2_3小 時，脫出磷礦中的鎂；所述脫鎂劑為硫酸氫鎂或者濃硫酸和硫酸鎂的混合物；(2)停止攪拌，對上述反應液進行固液分離，固相為脫鎂後的磷精礦，液相為含鎂料
漿；
(3)步驟(2)得到的含鎂料漿進入中和沉澱槽中，攪拌下加入中和沉澱劑調整PH值至 7. 5 9. 0進行中和沉澱反應，在5(T60°C的條件下反應2(T60min，沉澱析出磷酸銨鎂；所述 中和沉澱劑為磷酸一銨或者磷酸一銨與碳酸氫銨或與氨水或與液氨中的任何一種的混合 物。(4)沉澱反應完成後，對沉澱料漿進行固液分離得到固體磷酸銨鎂。採用上述技術方案，用硫酸氫鎂或者濃硫酸和硫酸鎂的混合物作為脫鎂劑，硫酸 與硫酸鎂的反應產物也為硫酸氫鎂Mg(HSO4)2),其脫鎂的機理如下
CaCO3 + Mg (HSO4) 2 + H2O — CaSO4 2H20 I + CO2 個 + MgSO4 MgCO3 + Mg (HSO4) 2 — MgS04+H20+C02 個 CaSiO3 + Mg(HSO4)2 + H2O — CaSO4 2H20 J, +SiO2 J, + MgSO4 MgSiO3 + Mg(HSO4)2 — MgS04+SiO2 I +H2O
首先鎂以MgSO4的形式留在液相中，同時碳酸鈣與硫酸反應生成CaSO4. 2H20作為沉澱 沉澱出來，使其與鎂分離。由於硫酸氫鎂的酸性較濃硫酸或者濃硫酸與乙二胺四乙酸鈉 或氟矽酸或硝酸的混合物的酸性弱，根據強酸制弱酸的原理，硫酸氫鎂很難將CaltlF2(PO4)6 反應成磷酸而造成磷損失。另一方面硫酸氫鎂作為鹽在料漿中溶解，有利於CaSO4 2H20和 Ca10F2(PO4)6的沉澱，並且提高了磷酸銨鎂的質量。本發明的脫鎂率可達到70% 85%，而 磷損失小於3%。本發明回收鎂的機理為
PO廣 + 6H20+Mg2+ + NH4+ — MgNH4PO4 · 6H20 J,
另外步驟4中所得濾液(含硫酸銨)可返回溼法磷酸生產使用。這既可使水資源得到循 環利用，又可避免將分離及洗滌液排放對環境造成汙染。為了使得反應更充分，所述含鎂的磷礦粉或磷礦漿的細度達到85%的含鎂磷礦粉 或磷礦漿過100目篩子。為了減少鎂損失，降低磷精礦中的鎂含量步驟(2)中分離後的固相用水洗滌，洗 滌後的液體併入含鎂料漿中。在上述技術方案中所述脫鎂劑為硫酸氫鎂。在上述技術方案中所述脫鎂劑由98%的濃硫酸40-60份，硫酸鎂40-60份混合均 勻後得到。在上述技術方案中沉澱反應完成後，對沉澱料漿進行強制真空過濾，濾餅用水或 含磷廢水洗滌得到固體磷酸銨鎂。在上述技術方案中步驟(4)中得到的磷酸銨鎂在80-100°C條件下採用氣流乾燥 後，直接用作緩釋肥或作緩控/釋肥包膜劑。在上述技術方案中，所述中和沉澱劑為磷酸一銨。使得鎂最後以磷酸銨鎂的形式 沉澱出來，生成的磷酸銨鎂可以用於生產磷酸銨鎂緩釋肥。在上述技術方案中，所述中和沉澱劑為磷酸一銨與碳酸氫銨或氨水或液氨中的任 何一種的混合物。在反應的過程中根據鎂的溶出量(由添加脫鎂劑的量可以得出)添加磷酸 一銨，碳酸氫銨或氨水或液氨的添加使得反應液中也有足夠的NH4+,有利於磷酸銨鎂的形成以及沉澱。有益效果本發明回收鎂的效率高，磷損失小，工藝簡單可靠，適合工業化生產。 具體實施方案下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的說明 實施例1
(1)取中低品位高鎂磷礦(P2O5含量為25. 2%，MgO含量為3. 14%,MgO/ P2O5為12. 46%) 研磨成磷礦粉，磷礦粉細度為80%過100目篩子。取650克礦粉於反應槽中，加水1625g攪 拌。水浴升溫至60°C，加入脫鎂劑(由98%濃硫酸50份和硫酸鎂50份混合後得到)調節PH 值等於3. 5時停止加脫鎂劑，共加入脫鎂劑235. 7g，把水浴溫度恆溫至60°C，攪拌反應2h， 使磷礦中的鎂在酸的作用下被溶出。(2)脫鎂反應料漿以強制真空過濾的方式(當量大的時候可以採用離心處理)進行 固液分離，並用適量清水洗滌濾餅。濾餅為脫鎂磷精礦，即可進入溼法磷酸的生產，其組成 如下
權利要求
1.一種從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，包括以下工藝步驟(1)在含鎂的磷礦粉或磷礦漿中加水配成質量濃度為25-35%的漿液，升溫至5(T60°C， 攪拌下向上述漿液中加入脫鎂劑，並保持PH值為2. 0-4. 0、溫度5(T60°C，攪拌反應2_3小 時，脫出磷礦中的鎂；所述脫鎂劑為硫酸氫鎂或者濃硫酸和硫酸鎂的混合物；(2)停止攪拌，對上述反應液進行固液分離，固相為脫鎂後的磷精礦，液相為含鎂料漿；(3)步驟(2)得到的含鎂料漿進入中和沉澱槽中，攪拌下加入中和沉澱劑調整PH值至 7. 5 9. 0進行中和沉澱反應，在5(T60°C的條件下反應2(T60min，析出磷酸銨鎂；所述中和沉澱劑為磷酸一銨或者磷酸一銨與碳酸氫銨或與氨水或與液 氨中的任何一種的混合物；(4)沉澱反應完成後，對沉澱料漿進行固液分離得到固體磷酸銨鎂。
2.根據權利要求1所述從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，其特徵在於所述含鎂 的磷礦粉或磷礦漿的細度達到85%的含鎂的磷礦粉或磷礦漿過100目篩。
3.根據權利要求1所述從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，其特徵在於步驟(2)中 分離後的固相用水洗滌，洗滌後的液體併入含鎂料漿中。
4.根據權利要求1所述從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，其特徵在於所述脫鎂 劑為硫酸氫鎂。
5.根據權利要求1所述從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，其特徵在於所述脫鎂 劑由98%的濃硫酸40-60份，硫酸鎂40-60份混合均勻後得到。
6.根據權利要求1所述從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，其特徵在於步驟(4)中 沉澱反應完成後，對沉澱料漿進行強制真空過濾，濾餅用水或含磷廢水洗滌得到固體磷酸銨鎂。
7.根據權利要求1所述從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，其特徵在於步驟(4) 中得到的磷酸銨鎂在80-100°C條件下採用氣流乾燥後，直接用作緩釋肥或作緩控/釋肥包 膜劑。
8.根據權利要求1所述從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，其特徵在於所述中和 沉澱劑為磷酸一銨。
9.根據權利要求1所述從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，其特徵在於所述中和 沉澱劑為磷酸一銨與碳酸氫銨或與氨水或與液氨中的任何一種的混合物。
全文摘要
本發明公開了一種從中低品位高鎂磷礦中回收鎂的方法，用於溼法磷酸生產的原料磷礦的預處理並回收鎂。先用脫鎂劑對中低品位高鎂磷礦進行化學法脫鎂，使磷礦中的大部分的鎂從磷礦漿中溶出；脫鎂反應結束時形成的料漿進行固液分離，所得的固體濾餅即為脫鎂磷精礦，即可進入溼法磷酸的生產；濾液作為脫鎂料漿，進入下一部沉澱反應工序，加入適量的中和沉澱劑調整pH值7.5~9.0進行沉澱反應。反應結束後進行固液分離，固體沉澱物磷酸銨鎂經過氣流乾燥後即得到成品磷酸銨鎂緩施肥。所得濾液(含硫酸銨)可返回溼法磷酸生產使用。
文檔編號C22B3/08GK102115819SQ20111002873
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者劉小春, 周佩, 方定偉, 盛勇, 胡曼川, 譚偉, 陳明鳳, 黃磊 申請人:中化重慶涪陵化工有限公司